1.ESD工作原理
ESD（Electrostatic Discharge Protection Devices），静电保护元件，又称瞬态电压抑制二极管阵列（TVS Array）。 ESD 是多个 TVS 晶粒或二极管采用不同的布局设计成具有特定功能的多路或单路 ESD 保护器件，主要应用于各类通信接口静电保护，如 USB、HDMI、RS485、RS232、VGA、RJ11、RJ45、BNC、SIM、SD 等。如表 1 所示，ESD 器件封装多样化，从单路的 SOD-323 到多路的 SOT-23、SOT23-6L、QFN-10 等，电路设计工程师可以根据电路板布局及接口类型选择不同封装的 ESD 器件。
ESD 产品主要分为三大类： 标准电容产品； 低电容产品；超低电容产品。
表1 部分ESD 封装及内部结构
2.ESD特点
1.ESD 是一种钳位型过电压保护器件，用于静电防护及一些较低浪涌的防护；
2.工作电压根据IC 的工作电压设计，如2.8V、3.3V、5V、12V、15V、24V、36V 等；
3.电容低，最小可做到零点几皮法，满足高速数据接口应用，不影响数据通信质量；
4.可做到小型化器件，如0201、0402 等封装，节约PCB 空间；
5.灵活度高，可根据应用需求设计电容、封装形式、浪涌承受能力等参数；
6.封装多样化，有QFN-0201、SOD-882、DFN1006-3L、SOT-523、SOD-523、QFN-10、SOD-123S、SOD-323、SOT-23、SOT-143、SOT-363、SOT23-6L、SOIC-8、SOIC-16 等。
3.ESD典型应用电路
ESD 广泛应用于通信、安防、工业、汽车、消费类产品、智能穿戴设备等电子产品的通信线及I/O 口等静电保护。如图1 至图8 是ESD 产品的一些典型应用案例。
图1 RJ45 接口保护
图2 USB2.0 接口保护
图3 USB type-C 接口保护
图4 HDMI 接口保护
图5 CAN 总线ESD 保护
图6 LIN 总线ESD 保护
图7 天线（射频）接口ESD 保护
图8 按键接口ESD 保护
4.ESD 参数说明
图9 ESD 伏安特性曲线
如图9所示，ESD产品的伏安特性曲线与TVS 类似，与TVS 不同的是ESD 产品功率较小，工作电压也较低，ESD 的工作电压根据大多数通信芯片的工作电压来设计。以表2 所示UDD32C03L01 为例介绍ESD 产品的参数
表2 UDD32C03L01 参数
VRWM：反向截止电压，即ESD 允许施加的最大工作电压，在该电压下ESD 处于截止状态，ESD 的漏电流很小，为几微安甚至更低。
VBR：击穿电压，击穿电压是ESD 要开始动作（雪崩击穿）的电压，一般在规定的电流下测量，通常在大小为1mA 的电流下测量。
IR：反向漏电流，即在ESD 器件两端施加VRWM 电压下测得ESD 的漏电流。
IPP：峰值脉冲电流，ESD 产品一般采用8/20μs 的波形测量。
VC： 钳位电压， 在给定大小的IPP 下测得ESD 两端的电压。大部分ESD 产品VC 与VBR 及IPP 成正比关系，如UDD32C03L01 在1A 电流下的VC 为7V，在5A 电流下的VC 为15V，电流越大，钳位电压也越高。
C j：结电容。ESD 产品的结电容与ESD 的芯片面积，工作电压有关系。对于相同电压ESD 产品，芯片面积越大结电容越大。对于相同芯片面积的ESD 器件，工作电压越高结电容越低。
5.ESD选型注意事项
5.1 结电容C j
ESD 一般用于各类通信端口静电防护，在一些高速数据线路，如USB3.0、HDMI、IEEE1394 等接口，ESD 保护器件的结电容应选择尽量的小，以避免影响通信质量。
5.2 截止电压V RWM
ESD 器件的截止电压应大于被保护电路的最大工作电压，否则会影响被保护电路的正常工作。如工作电压为5V 的线路，应选择截止电压等于或者大于5V 的ESD 器件。
5.3 封装形式
根据电路设计布局及被保护线路数选择合适的封装形式。ESD 器件封装的大小从一定程度上可以反应器件的防护等级大小，一般封装越大的器件可容纳的ESD 芯片面积也越大，防护等级也越高，反之亦然。
5.4 极性
ESD 有单向（A）和双向（C）之分，根据工作的信号进行选择，单极性的信号可以选择单向的ESD 或双向的ESD，双极性的信号需选择双向的ESD。
来源：自由翱翔9651
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